Formlab이 접근성과 실용성, 고성능까지 갖춘 광경화성 수지 조형(SLA) 3D 프린터용 테크니컬 세라믹 3D 프린팅 소재, Alumina 4N Resin을 자랑스럽게 소개해드립니다.
이제 사상 최초로 순도 99.99% 알루미나 소재를 3D 프린팅에 사용해 워크플로 유연성과 설계 자유도를 활용할 수 있게 되었으며 직관적이고 비용 효율적인 세라믹 3D 프린팅 파트 제조의 포문이 활짝 열렸습니다.
“Formlabs은 저비용 생산 설비를 제공하여 세라믹 적층 제조의 새 장을 열었습니다. 직관적인 소프트웨어 솔루션과 결합된 프린터의 사용성과 막대한 처리량, 특히 협소한 공간에도 설치할 수 있는 점 덕분에 Formlabs 에코시스템은 세라믹 파트를 직접 프린팅하려는 기업에 완벽한 선택지가 될 수 있습니다.”
Dr. Malte Hartmann, Grow Platform GmbH 보쉬 어드밴스드 세라믹스(Bosch Advanced Ceramics) 개발 엔지니어. 보쉬 어드밴스드 세라믹스는 고객별 세라믹 어셈블리, 통합 제품, 세라믹 구성품과 복잡도가 다양한 소규모 및 대규모 생산 실행을 취급하는 개발 파트너로 인정받고 있습니다.
Formlabs이 세라믹 엔지니어링의 미래를 밝힌 방법
웨비나에서 3D 프린팅 세라믹 파트 제조로 생산 비용과 리드 타임을 줄이고 설계의 자유도 향상 방법을 알아보세요.
우수한 접근성으로 새 시대를 여는 테크니컬 세라믹
Formlabs의 SLA 프린터가 고성능 3D 프린팅에 사용 편의성과 안정성, 실용성을 불러왔습니다. 당사가 새롭게 소재를 출시할 때면 소재의 우수한 물성이 새로운 응용 분야와 산업으로 확장해왔으며 이러한 저력은 사용자가 지속적으로 혁신하고 가능성의 한계를 뛰어넘는 데 동력으로 자리매김해왔습니다.
Alumina 4N Resin은 경제적이고 직관적인 워크플로를 찾고 계시거나 현재 Form 3 시리즈 데스크톱 프린터를 사용하며 그 응용 분야를 확장하고자 하는 분이라면 누구라도 시도해 볼 수 있는 최조의 고성능 테크니컬 세라믹 제품입니다.
Alumina 4N Resin은 3D 프린팅 분야에서 전례 없던 극강의 내열성 소재입니다.
세라믹 3D 프린팅을 선택해야 할 이유는 무엇인가요?
생산비와 리드 타임 절감
지금까지 세라믹 파트를 제조하려면 고가의 주입 성형, 프레스 또는 사출 성형 공정을 거쳐야만 했습니다. 이런 워크플로는 일반적으로 전문대행업체에 외주를 주어 해결하거나 특수 장비와 전문 인력을 수급해야 했고 세라믹 파트가 소량만 필요한 엔지니어와 제조업체는 대량 생산 시에만 비용 효율성이 높아지는 가격과 공정에서 벗어날 수 없었습니다.
3D 프린팅은 다른 많은 재료와 응용 분야에서 그랬던 것처럼 이러한 어려움을 해결할 대안이 될 수 있으며, Formlabs의 SLA 프린터를 사용하면 고도로 비용 효율적인 공정을 거쳐 세라믹 파트를 얻을 수 있습니다.
| 세라믹 제조 방법 | 첫 번째 파트 생산에 드는 시간 | 낱개 파트 제작 비용 |
|---|---|---|
| Formlabs Alumina 4N Resin을 이용한 3D 프린팅 | 8~15일 | $50~$500 |
| 다른 세라믹 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 | 8~15일 | $300~$2,500 |
| 주입 성형 | 3일~6개월 | $50~$20,000 |
| 압축 성형 | 2~12개월 | $30,000~$500,000 |
| 사출 성형 | 3~15개월 | $50,000~$1,500,000 |
설계 자유도 증가
더욱이 이들 기존 제조 공정은 주조와 성형 워크플로의 특성 상 설계 자유도가 떨어지고 오버행, 내부 채널, 격자 구조 등을 제작하기 어렵게 만드는 등 심각한 설계 상의 제약을 초래합니다.
3D 프린팅의 설계 유연성은 항공우주 및 자동차처럼 높은 내열성과 내화학성이 요구되는 산업에서 새롭게 혁신할 기회가 되기도 합니다. 이러한 응용 분야에서는 아주 조금만 설계를 변경해도 공기 또는 유체 흐름을 개선할 수 있지만, 세라믹 파트의 경우 기존 방법이 가진 설계 제약으로 인해 이러한 변경을 시도조차 해 볼 수 없는 경우가 많습니다. 이럴 때 3D 프린팅을 도입하면 극한 환경에서도 사용할 수 있는 테크니컬 세라믹 파트를 생산하여 최적의 디자인을 찾고 성형이나 주조로는 불가능했던 복잡한 기능을 구현할 수 있습니다.
3D 프린팅으로 제작된 그라인딩 디스크와 버.
베타 테스터의 소감
Alumina 4N Resin을 사용해 본 다양한 사용자들이 세라믹 적층 제조 분야에서의 성공을 언급했습니다.
공군 연구소
공군 연구소(Air Force Research Laboratory)의 재료 및 제조국에서는 항공기, 우주선, 미사일, 로켓 및 지상 기반 시스템에 들어가는 구조, 전자 및 광학 구성품 분야의 소재와 공정, 첨단 제조 기술을 개발합니다. 공군 제품 센터, 물류 센터 및 작전 사령부는 집행위원회가 자재, 비파괴 검사, 시스템 지원 및 첨단 제조 방법 분야에 쌓아온 전문 지식을 활용하여 시스템, 원정 배치 및 운영 문제를 해결하고 있습니다.
"Alumina 4N Resin과 Form 3를 터빈 엔진용 파트 제작과 소재 연구용 신속 프로토타이핑에 사용했으며 기존 세라믹 공정으로 제작하기가 불가능하지는 않더라도 극도로 어려웠던 파트 또한 제작할 수 있었습니다. 이 두 제품의 조합 덕분에 빠르고 경제적으로 설계를 반복하고 값비싼 공구를 손에 넣기까지 대기할 필요가 없었습니다. 또한 레진과 프린터를 저희가 사용하는 오븐용 맞춤형 고정구 제조에도 사용했습니다. 이런 고정구 중 하나는 가열로에서 소결이 진행되는 동안 세라믹 매트릭스 복합 시편을 특정 방식으로 고정할 때 사용합니다. 다른 용도로 열 디바인딩과 소결 중에 분말과 파트를 담을 수 있는 특정 치수의 용기를 제작하기도 했습니다. "Alumina 4N Resin은 놀랍도록 취급하기가 쉽고 워크플로에 이음새 없이 도입할 수 있는 소재입니다. 진입 장벽이 낮아 설계를 빠르게 반복하고 비교적 저렴한 비용으로 파트를 생산할 수 있다는 점에서 시장의 요구에 부합합니다."
벤자민 람(Benjamin Lam), 공군연구소 재료 연구 엔지니어
아틀라스 일렉트로닉(Atlas Elektronik) UK
아틀라스 일렉트로닉 UK LTD는 영국에 본사를 두고 해군/해양 전자 및 시스템을 취급하는 기업입니다. 수중 음향, 센서 엔지니어링 및 정보 기술 분야에서 전문성을 갖춘 덕분에 전 세계 수많은 해군과 민간 고객이 선호하는 공급업체가 되었습니다.
“Formlabs이 새롭게 출시한 이 세라믹 소재 덕분에 기존 부품 생산을 적층 제조로 전환할 수 있었습니다. 사진의 방열판은 '형태가 단순'하지만 리드 타임이 최장 3주까지 소요될 만큼 길었습니다. 그렇지만 단 며칠로 단축할 수 있었죠. 또한, 다른 응용 분야에서 했던 작업에서는 완전한 설계의 자유를 얻어 R&D 부서를 지원할 수 있었습니다. 내마모성 및 전기적 특성과 관련하여 더 복잡한 문제가 있었는데 최적의 솔루션을 찾게 되었거든요.”
키란 스미스(Kieran Smith), 생산 테크니션, 아틀라스 일렉트로닉 UK LTD
How Atlas Elektronik 3D Prints Technical Ceramic Parts with Formlabs
Learn how Formlabs and Atlas Elektronik use Alumina 4N Resin alongside traditional firing techniques to produce highly technical ceramic parts.
3D 프린팅 세라믹 파트의 응용 분야
테크니컬 세라믹은 일반적으로 극한의 내열성, 내화학성 또는 내전도성을 요구하는 산업이라면 어떤 분야에서도 사용할 수 있으며 그 예는 다음과 같습니다.
- 고전압 응용 분야
- 열방어 파트
- 금속 주조용 파운드리 도구
- 맞춤형 주조 도구 및 가마
- 고온, 내화학성 또는 내전도성이 필요한 기능성 엔지니어링 프로토타입
| 기계적 물성 | 소결(단위) | 방법 |
|---|---|---|
| 고온 굽힘 강도(1270°C) | 250 MPa | ASTM C-1211 |
| 순도[%] | 99.99% | - |
| 상대 밀도 | 98.60% | ASTM C-373 |
| CTE(열팽창 계수) | 5 ppm/K | ASTM E-228 |
| 최고 작동 온도 | 1500°C | - |
| 영률 | 380 GPa | ASTM C-1259 |
고온 절연 소재인 세라믹은 전기 시험에 안성맞춤이며 절연체, 커넥터 하우징 및 커버, 단자대, 점화 플러그 절연체, 전기 마운팅, 절연 하우징 또는 튜브 같은 파트를 제작하기에도 좋습니다. 엔지니어링 회사와 제조업체에서는 소량 맞춤화와 테스트, 배포 작업을 비용 효율적으로 진행할 수 있는 테크니컬 세라믹으로 소재와 생산 방법을 훨씬 더 쉽게 전환할 수 있습니다.
기존 파운드리 내 제조 보조 도구 제작과 주조 공정에 Alumina 4N Resin을 사용하면 효율성을 향상하고 비용 또한 절감할 수 있는 새로운 기회를 포착할 수 있습니다. 기존 방식으로 제조하는 물건은 모양, 크기, 형태가 다양하지만 오븐, 가마, 기타 장비는 늘 그대로입니다. Alumina 4N Resin을 이용하면 맞춤 설계 지그, 고정구, 가마, 후크, 행거 등을 쉽게 설계 및프린팅하여 오븐 안에 파트를 더 효율적으로 배치하고 시간과 공간의 효율성을 높이며 소성된 결과물의 일관성을 개선할 수 있습니다.
엔지니어링 연구 분야에서는 막대한 보조금과 관료주의가 필요 없는 테크니컬 세라믹 워크플로가 에너지 효율, 항공우주, 운송, 화학물질 취급 등의 분야에서 혁신의 길을 열어줄 수 있습니다. 장비나 도구 같은 세라믹 파트를 더 빠르고 저렴하게 생산할 수 있으면 엔지니어가 현재의 산업 운영 방식을 바꿀 수 있는 제품과 프로세스를 개발하는 데 유리한 고지를 선점할 수 있습니다.
Alumina 4N Resin으로 프린팅한 체에 금속을 붓는 모습.
Alumina 4N Resin를 이용한 세라믹 파트 프린팅 방법
Alumina 4N Resin과 결합된 Formlabs SLA 프린터의 직관적인 워크플로 덕분에 이전에는 비용을 많이 들여 외주 제작 업체에 주문하거나 워크플로가 심하게 복잡하고 10배 이상 비용이 들어 (전용) 세라믹 3D 프린터가 있어야만 생산할 수 있었던 고성능 세라믹 파트를 완전히 새로운 방식으로 생산할 수 있게 되었습니다.
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3D 프린팅: Alumina 4N Resin을 Form 3/B/+ 프린터에서 레이어 두께 50μm로 프린팅합니다. 그린 강도(green 강도, 주로 미가류고무등의 인장 응력을 의미)가 높아 스테인리스 스틸 빌드 플랫폼에서 파트를 분리하려면 면도날 같이 얇은 도구가 필요합니다.
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세척: 파트를 플랫폼에서 떼어낸 후에는 Ceramic Wash Solution으로 세척하고 서포트 흔적을 젖은 사포로 제거해야 합니다. 용제는 Finish Kit에 포함된 통에 담아서 사용하거나 Form Wash에서 사용할 수 있습니다.
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디바인딩과 소결: 오븐에서 파트를 완전히 건조하기 전에 잔여 용제를 압축 공기로 제거합니다. 파트를 디바인딩 오븐으로 옮기고 오븐에서 소결하여 공정의 마지막 단계를 진행합니다. 최적의 재료 물성을 얻으려면 여기에서 확인할 수 있는 소성 일정 지침을 정확히 따라야 합니다.
뜨거운 가마 안에 놓인 Alumina 4N Resin 프린팅 파트.
세라믹 엔지니어링의 미래를 향한 교량
우리는 세라믹 파트와 제품을 수천 년 동안 사용해 왔지만 이들은 거의 변하지 않았습니다. 우수한 내열성, 내전도성, 내화학성을 얻으려고 세라믹에 의존하는 현대 산업은 주입 성형, 압축 성형, 금형 제작의 한계에 부딪혀 어려움을 겪고 있습니다. 일부 세라믹 3D 프린터에서 가능성을 확인할 수 있었지만, 그런 프린터의 워크플로는 비용이 많이 들고 심하게 복잡하여 쉽게 접근할 수 없었습니다.
Formlabs은 지금까지 다양한 워크플로에 효율성과 사용 편의성, 실용성을 도입해왔습니다. 저희는 이제는 Alumina 4N Resin으로도 동일한 장점을 부여하여 테크니컬 세라믹 파트 제조의 의미를 바꾸려고 합니다. 새롭게 선보이는 고순도 테크니컬 세라믹 3D 프린팅 소재로 3D 프린팅의 장점과 소재가 가진 극강의 고성능을 결합하여 모든 산업 분야에서 가능성을 확장해 보세요.
Alumina 4N Resin을 자세히 알아보고 싶거나 귀사의 응용 분야를 전문가와 상담하려면 지금 바로 전문가 팀에 문의하세요.
